Razer 如何利用 IGZO 显示技术实现 120Hz 刷新率

雷蛇首次进军移动市场,推出了一款以不同方式看待智能手机的设备。 雷蛇没有专注于最小的边框或出色的相机,而是决定为游戏玩家打造一款手机。 那么,Razer 如何瞄准不断增长的移动游戏市场呢? 2017 年全球销售额:406 亿美元? 首先是 IGZO LCD 显示屏。

IGZO是Razer熟悉的技术。 目前,Razer Blade 和 Blade Pro 笔记本电脑在其显示器中使用了这项技术。 但与 OLED 和 LCD 不同,IGZO 不是一种面板,而是两种类型都使用的可提高性能的组件。 其中一个优势是更高的刷新率,这使得 Razer 能够打造出第一款配备 120 Hz 屏幕的智能手机。

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背景:TFT、有源矩阵和非晶硅

无论是 LCD 还是 OLED,几乎所有现代智能手机显示屏都包含薄膜晶体管 (TFT)。 TFT 是实现显示器有源矩阵布线的主要组件之一(与电容器一起)。 您可能知道三星 AMOLED 面板中的有源矩阵为“AM”,但它不仅仅是一个营销术语。

有源矩阵 Pixel 单独供电,而不是通过行(无源矩阵)传递电流。 TFT 通过让每个人都能够帮助实现这一目标 Pixel 分配了专用晶体管,以便可以单独控制屏幕上的每个小点。 对于更高分辨率的移动显示器,需要有源矩阵,因为对于为整行像素供电的无源矩阵方法来说功耗太高。

大多数移动 LCD 使用 TFT,三星的所有 AMOLED 都使用该技术。 Pixel 排列成行和列,每个 Pixel 连接到晶体管。 通常,这些晶体管由非晶硅 (a-Si) 制成。 然而,a-Si 的电子迁移率(电子通过晶体管移动的速度)对于 OLED 来说太慢,OLED 也需要比 a-Si 能够提供的更高的电流。 因此,该行业转向低温多晶硅(LTPS)。

有源矩阵显示器的基本结构。 图片来源:Desault Tech/YouTube

目前,LTPS 可以向像素提供最高的电流。 其较高的电子迁移率还可以实现更小的晶体管。 较小的晶体管可以提高功耗或用于提高分辨率。

然而,所有这些好处都伴随着高昂的成本。 目前,基于 LPTS 的 TFT 是最昂贵的 TFT 之一。 与a-Si类似,LPTS也存在漏电问题,即会损失一些功率,需要更高的功耗来补偿。 由于这些问题,夏普(Razer Phone 屏幕的制造商)正在为其显示器寻找更好的解决方案,这导致了 IGZO 的开发。

Enter IGZO

IGZO 或氧化铟镓锌弥补了 a-Si 和 LPTS 之间的差距。 与 LPTS 一样,它提供 巨大的进步 与a-Si相比电子迁移率高20-50倍。 与 LTPS 一样,较高的电子迁移率可实现更高的分辨率,而这是非晶硅无法实现的。

图片由 SharpElectronicsusa/ 提供YouTube

与 a-SI 不同,IGZO 晶体管是透明的,这降低了照亮显示器所需的功率(因为晶体管阻挡的光更少)并提高了图像质量。 结合其高电子迁移率,IGZO TFT 可以实现更高分辨率的显示,同时仅消耗同等 a-Si 或 LTPS 结构所需功率的一小部分。

更大的迁移率可以实现更小的晶体管。 图片由 SharpElectronicsusa/ 提供YouTube

与非晶硅相比,电噪声也更低,从而使触摸屏反应更加灵敏。 这是因为 IGZO 晶体管几乎不会产生影响触摸屏灵敏度的电噪声。

尽管 LPTS 的电子迁移率几乎是 IGZO 的两倍,但真正令人眼前一亮的是 IGZO 的性能。 关闭功率是指像素在电源关闭时保持其电量的能力。 关断性能较差的 TFT,例如基于 a-Si 或 LPTS 的 TFT,在工作期间会损耗功率,因此每个 Pixel 必须持续供电。

IGZO 的低漏电特性使得可以关闭电源(降低功耗)并 Pixel 高速更新(稍后详细介绍)。 取而代之的是 Pixel 为了在显示静态图像时提供恒定功率(如 a-Si 或 LPTS 所要求的那样),IGZO 可以脉冲打开和关闭电源以节省能源。 电流泄漏还会导致闪烁,使 IGZO 显示器与 a-Si 或 LPTS 相比显得更加静态或平滑。

Razer 如何利用 IGZO 显示技术实现 120Hz 刷新率

由于漏电流低,IGZO 显示器的功耗较低。 图片由 SharpElectronicsusa/ 提供YouTube

帧率和刷新率之间的关系

当您观看视频时,GPU 会渲染它并以特定的帧速率将其发送到显示器,每个帧代表一个静态图像,当按顺序播放时,会创建视频。 然后显示器将根据 GPU 发送的信息快速重绘屏幕。

帧速率是 GPU 渲染图像的速度,以每秒帧数 (fps) 为单位。 刷新率是指显示器重绘整个屏幕的速度。 它以 Hz 为单位进行测量,其中 1 Hz 对应于每秒一次重绘。 此处的区别在于,帧速率 (fps) 衡量设备的处理能力,而刷新率 (Hz) 衡量屏幕的速度。

当 GPU 以低于显示器刷新率的帧速率渲染视频时,显示器会重复帧,直到 GPU 渲染新帧,从而提高视频的整体流畅度。 例如,如果 GPU 以 60 fps 输出并且显示器以 120 Hz 刷新,则显示器将每帧显示两次以进行补偿。

相对于每秒帧数的刷新率越高,重复的图像就越多,因此移动时几乎不会产生模糊效果。 但是,如果 GPU 以高于显示器 Hz 的每秒帧数渲染视频,则视频实际上会限制在显示器的边界内。

这就是 IGZO 高刷新率发挥作用的地方

不久前,好莱坞认为 24​​ fps 是电影和电视节目的理想选择,这种格式至今仍在使用。 每当以更高的刷新率渲染此帧速率的视频时,就会出现所谓的“肥皂剧效应”,即视频看起来几乎过于流畅。 因此,当今大多数智能手机的显示屏最高频率为 60 Hz,但对于游戏玩家来说,这还不够。

现代智能手机 GPU 能够以高帧速率运行游戏,因此显示器的刷新率是目前最大的瓶颈。 一些手机游戏已经在 GPU 级别以 120 fps 的速度渲染,因此具有匹配 Hz 等级的显示器将提供理想的体验。 尽管大多数游戏仅以 60 fps 渲染,但 120 Hz 仍可提供更流畅的体验。

Razer 如何利用 IGZO 显示技术实现 120Hz 刷新率

更高的刷新率甚至可以改善滚动等日常任务。 图片来自 Engadget/YouTube

IGZO 即使在关闭时也能保持电量,使其能够以比非晶硅高得多的速率重绘图像。 OLED 显示器通常使用 LPTS TFT,由于漏电流,需要大量功率才能实现更高的刷新率。 由于移动设备需要节能,LPTS TFT 无法实现与 IGZO 相同的刷新率而不会对电池寿命产生负面影响。

随着手机游戏市场的增长,许多分析师认为手机游戏将挑战(并可能取代)传统的主机游戏。 然而,移动游戏需要提供比目前更接近主机(和 PC)游戏的体验。 这就是为什么 120Hz 对于智能手机行业如此重要。

Razer 如何利用 IGZO 显示技术实现 120Hz 刷新率

Razer Phone 的成功对于移动游戏行业非常重要。 图片来自 Engadget/YouTube

开发者需要调整他们的游戏才能利用这一点。 大多数游戏的帧率仍限制在 60 fps,以保持帧数与其显示器的刷新率一致。 Razer 鼓励开发人员提高 FPS 限制,以便 GPU 可以生成尽可能多的帧,以便显示器能够跟上。

IGZO TFT 提供了一种经济高效且节能的方法,可在移动显示器中实现高刷新率。 凭借其维持电流的能力,它比 a-Si TFT 具有显着优势,并且其较低的成本使其成为比 LTPS 更有吸引力的选择。 由于这些优势,我们现在的智能手机上配备了 120 Hz 显示屏。

您对于 IGZO 有何看法? 这篇文章是否让您对 Razer Phone 更加兴奋? 请在下面的评论部分告诉我们。